Проектирование специальных электрических машин переменного тока - Балагуров В.А.
Скачать (прямая ссылка):
U=Ia(V 2/т) (V 1-0.0425/7IY), (3.25) или более уточненное значение
/ф=//2/т-ї/Зл. (3.26)
При номинальной нагрузке генератора действующее значение тока в фазе в результате влияния индуктивного сопротивления генератора может уменьшиться в общей сложности на 15—20% по сравнению с током в фазе при отсутствии коммутации.
Полученные аналитические выражения, устанавливающие связь между токами и напряжениями, выпрямленными и на стороне переменного, позволяют получить выражения для мощности на стороне переменного тока P^, и для расчетной электромагнитной мощности P' генератора
P„ = mUjM, (3.27)
Рис. 3.12. Кривые фазных и выпрямленных токов при трехфазной мостовой схеме выпрямления
P' = kEkuP^ = kEkumU^U, ' (3-28)
где kE — коэффициент, учитывающий падение напряжения в генераторе; kn—коэффициент, учитывающий дополнительные потери от высших гармонических поля, появляющихся вследствие несинусоидальной формы кривой фазного тока; иф= (Ud + 2AUR)/' l(KkcxkB) —расчетная величина фазного напряжения; АІІЯ— падение напряжения на диоде; /ф — расчетная величина фазного тока, определяемая согласно выражениям (3.25) или (3.26).
Мощность на стороне переменного тока Р~ значительно отличается от мощности первичной стороны схемы выпрямления, подсчитанной для идеальных условий коммутации. Формула (3.27) учитывает, а) уменьшение выпрямленного напряжения при коммутации
123
тока; б) уменьшение выпрямленного напряжения из-за падения напряжения в вентилях; в) уменьшения фазного тока по сравнению с током при идеальной коммутации.
В частности, для трехфазной мостовой схемы выпрямления действительные значения P^, могут быть на 20—30% выше теоретического
P„ = l,05Pd=l,05UdId. (3.29)
При подсчете расчетной мощности P' необходимо еще учитывать внутреннее падение напряжения в генераторе и дополнительные потери от высших гармонических фазных токов.
Точность подсчетов в значительной мере зависит от точности определения угла коммутации у. Величина угла коммутации зависит от величины тока h и от величины индуктивного сопротивления коммутации Хк [см. (3.10) и (3.11)]. Так как значение Xd" близко к X2, то
ХкжХа. (3.30)
Для генераторов с демпферной клеткой справедливо соотношение
XK=\,SXt. (3.31)
Экспериментальные исследования показывают, что сопративле-> ние Хк с достаточной степенью точности совпадает со сверхпереходным сопротивлением генератора по продольной оси.
Такие соотношения между Хк и Xа" указывают на то, что при • коммутации имеются переходные процессы в генераторе с постоянной времени, соответствующей сверхпереходному режиму. Определенные расчетным путем или экспериментально сверхпереходные индуктивные сопротивления позволяют произвести расчет коммутационного процесса. Для уменьшения угла коммутации у в генераторах предусматривается мощная демпферная клетка, а индуктивное сопротивление рассеяния обмотки якоря устанавливается минимальным.
При использовании экспериментальных данных для определения расчетной мощности генератора удобно соотношение между выпрямленными и переменными напряжениями и токами выразить через коэффициенты преобразования напряжений и тока:
K^=U JUd, K,=UJUd, It1=IJId.
На рис. 3.13 приведены экспериментальные кривые коэффициентов преобразования напряжения и тока в функции угла коммутации у для генераторов мощностью 12 кВт с различными числом фаз и схемами выпрямления. Значения опытных коэффициентов Ьиф, kUJ1, ki в функции тока нагрузки для генератора мощностью 24 кВт приведены на рис. 3.14. Для сравнения приведены также расчетные теоретические кривые.
Из рассмотрения опытных кривых следует, что значения ku$ возрастают с увеличением угла коммутации (см. рис. 3.12) и тока
124
нагрузки (рис. 3.14). Для генератора мощностью 24 кВт увеличение коэффициента киф при изменении тока Id от нуля до номинального значения возрастает примерно в 1,4 раза (рис. 3.14). В режиме холостого хода значения &„ф близки к теоретическим киф = 0,427.
Значения коэффициента &„л = Un/Ud также возрастают с увеличением тока нагрузки Id- Однако это увеличение коэффициента &мл значительно меньше увеличения коэффициента киф — оно составляет примерно 10% от значения его при холостом ходе
0,8
Ij га Jj ад so у град
,Is-
100 200 JOO 403 5J0 БйО ICOIл, А
Рис. 3.13. Экспериментальные коэффициенты преобразования напряжения &иф и тока ki в функции угла коммутации у:
1. 2. а —для киф-, 4, 5, 6 — для Ii1 соответственно для пятифазного, шести-фазного (две трехфазных обмотки со сдвигом по фазе в 30°) и трехфазного генератора с мостовыми схемами (согласно данным Айзенштейна)
Рис. 3.14. Опытные значения коэффициентов &иф, 4«, и ki для генератора мощностью 24 кВт в функции тока нагрузки Ia
при ?/d = 28,5 B = const: ' - киф=иф1и* - расчетная; 2 - киф=иф/иа -—п = 7000 об/мин; 3 — Ацф = U^Ud — п = =5000 об/мнн; 4 — kUJi = Uл/и^—«=7000 об/мнн; 5 — Iz1111=U^IU й — л=5000 об/мин; 5 — A1 = = /ф//с! — расчетная; ?f = }/-j/" 1—0,042Ym-, 7 — ?/=/ф//(і — экспериментальная
(рис. 3.14). Это объясняется тем, что в кривых линейного напряжения отсутствует третья гармоническая.
